Pozrite si
S rozvojom elektromobility, ale aj záložných energetických zdrojov je environmentálna záťaž vyradených Li-ion batérií čoraz väčším problémom. Ďalším negatívom je stúpajúca cena lítia (a iných kovov, používaných v Li-ion batériách), poháňaná rýchlo rastúcim dopytom.
Oba aspekty by teoreticky mohla pomôcť riešiť technológia, ktorá využíva v elektrolyte, prípadne v separátoroch batérií materiál získaný z exoskeletov morských živočíchov ako sú kraby, homáre, alebo krevety. V porovnaní s bežnými lítiovými batériami sú údajne tieto, vyrobené z odpadu z kôrovcov, rovnako účinné.
Obsah pokračuje pod reklamou
Vedci z Centra pre materiálové inovácie Univerzity v Marylande pod vedením Liangbing Hua publikovali v magazíne Matter výsledky výskumu batérií Zn-metal s elektrolytom chitosan-Zn.
„Vyrába a spotrebúva sa obrovské množstvo batérií, čím sa zvyšuje environmentálna záťaž,“ hovorí Liangbing Hu. „Napríklad rozloženie polypropylénových a polykarbonátových separátorov, ktoré sú široko používané v lítium-iónových batériách, trvá (presnejšie, bude trvať) stovky, alebo tisíce rokov.“
Elektrolyty sa nielen ťažko odbúravajú v prírode, , ale sú tiež často nebezpečné, žieravé, alebo horľavé. Vedci však v rámci spomínaného výskumu našli alternatívu – chitosan. Ide o biologický materiál odvodený od chitínu. Jeho najhojnejším zdrojom sú exoskelety kôrovcov, vrátane krabov, kreviet a homárov, čo znamená, že materiál by sa mohol získavať z odpadu z morských plodov.
Chitosan by sa dal použiť ako vrstva elektrolytu a po splnení svojho účelu by ho mikróby mohli takmer úplne rozložiť do piatich mesiacov, pričom by zostal iba kov batérie. Týmto kovom by mohol byť zinok, ktorý je vysoko recyklovateľný a v zemskej kôre sa vyskytuje oveľa hojnejšie ako lítium. Zinkové batérie – či už galvanické články, alebo akumulátory, majú svoje neduhy, ale mnohé sa dajú prekonať práve prostredníctvom nového elektrolytu.
Testy ukázali, že prototyp batérie vyvinutý ako súčasť štúdie má vysokú coulombickú účinnosť 99,7 % a zvládne viac ako 1 000 cyklov pri prúdovej hustote 50 mA cm⁻². Okrem toho je elektrolyt chitosan-Zn nehorľavý a biologicky odbúrateľný. Vďaka tomu je navrhovaná Zn – kovová batéria príťažlivá z hľadiska bezpečnosti a udržateľnosti.
Pri svojej vysokej účinnosti by sa takéto batérie dali využiť v úložiskách energie z obnoviteľných zdrojov, prípadne aj v elektromobiloch. Biologická odbúrateľnosť elektrolytu by však mohla byť aj riziková. Bolo by nutné batérie chrániť pred „infikovaním“ mikróbmi, ktoré by mohli elektrolyt rozkladať už počas používania batérie.
To by ale nemal byť technický problém. Horšie to môže byť pri získavaní chitosanu z kôrovcov. Pokiaľ by sme ho nedokázali efektívne vyrábať synteticky, je otázne, či by samotný odpad po spracovaní morských plodov pokryl potreby výrobcov batérií. Keďže však ide opäť o technológiu v štádiu výskumu, v najbližších rokoch určite vyhubenie krabov z tohto dôvodu nehrozí.
Zdroj